(57)【要約】【課題】物質や化学反応の情報を設定すること無しに、多くの波長における波形から、代表的な少数の波長を選定することができ、大きな工数のかかるエッチングデータの解析を削減して、効率的にエッチングのモニタ・監視の設定を行うことができるエッチング装置を提供する。【解決手段】エッチング装置において、複数のエッチング処理時間軸に沿った発光強度波形を取得するロット・ウェハ・ステップ別ＯＥＳデータ検索・取得機能５１１と、複数の発光強度波形において変化の有無を判定する波形変化有無判定機能５２１と、発光強度波形間の相関行列を算出する波形相関行列算出機能５２２と、発光強度波形をグループに分類する波形分類機能５２３と、グループより代表的な発光強度波形を選定する代表波形選定機能５２４とを備えた。【選択図】図５
2010219263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマエッチング処理を行うためのチャンバと、プラズマを生成するための電極と、ガス供給・排気系と、前記プラズマの発光をモニタするための分光器と、前記分光器でモニタした信号を処理し、その処理結果を端末に表示させる計算機システムを備えたエッチング装置であって、
前記計算機システムは、
過去に実施した１回以上のエッチング処理中のプラズマ発光データにおける、複数のエッチング処理時間軸に沿った発光強度波形を取得する発光強度波形取得手段と、
前記発光強度波形取得手段で取得された複数の前記発光強度波形において変化の有無を判定する波形変化有無判定手段と、
前記波形変化有無判定手段で変化が有ると判定された前記発光強度波形間の相関行列を算出する波形相関行列算出手段と、
前記波形相関行列算出手段で算出された相関行列の各列、または各行を、前記発光強度波形に対応したベクトルとし、前記ベクトルの値に基づき前記発光強度波形間の類似性を評価して、前記発光強度波形をグループに分類する波形分類手段と、
前記波形分類手段で分類された前記グループより代表的な発光強度波形を選定し、選定した前記代表的な発光強度波形をエッチング性能またはウェハでのエッチング処理結果に影響のある発光強度波形として特定し、その発光強度波形が得られた波長をモニタすべき発光波長として決定して前記端末に表示させる代表波形選定手段とを備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
請求項１記載のエッチング装置において、
前記発光強度波形取得手段で取得する発光強度波形は、任意に指定した複数の波長における発光強度波形であることを特徴とするエッチング装置。
【請求項３】
請求項１記載のエッチング装置において、
前記発光強度波形取得手段で取得する発光強度波形は、発光スペクトル上でピークとなっている波長における波形であることを特徴とするエッチング装置。
【請求項４】
請求項１記載のエッチング装置において、
前記発光強度波形取得手段で取得する発光強度波形は、複数のエッチング処理での同一の波長での発光強度波形であることを特徴とするエッチング装置。
【請求項５】
請求項１記載のエッチング装置において、
前記波形分類手段は、クラスター分析、ｋ−ｍｅａｎｓ法、または自己組織化マップを使用して、前記ベクトルの値に基づき前記発光強度波形間の類似性を評価することを特徴とするエッチング装置。
【請求項６】
請求項１記載のエッチング装置において、
前記波形変化有無判定手段は、前記発光強度波形の強度に関し、歪度、尖度、および前記強度のばらつきに対する強度変化範囲の値を求め、求めた前記歪度、前記尖度、前記強度のばらつきに対する強度変化範囲の値に基づいて、エッチング処理中に強度に変化があったかを判定することを特徴とするエッチング装置。
【請求項７】
請求項６記載のエッチング装置において、
前記ばらつきとは、前記発光強度波形の連続した強度の差の二乗平均の平方であり、
前記強度変化範囲とは、前記発光強度波形の強度の最大値と最小値の差であり、
前記ばらつきに対する強度変化範囲の値とは、前記強度変化範囲を前記ばらつきで除し、２の平方根を掛けた値であることを特徴とするエッチング装置。
【請求項８】
請求項６記載のエッチング装置において、
前記波形変化有無判定手段は、
前記歪度が−１．０から１．０の値であり、
前記尖度が−１．０から１．０の値であり、
前記ばらつきに対する強度変化範囲の値が４から８のときに、
前記発光強度波形は白色雑音的であって、強度に変化が無いと判定することを特徴とするエッチング装置。
【請求項９】
プラズマの発光をモニタするための分光器と、前記分光器でモニタした信号を処理し、その処理結果を端末に表示させる計算機システムを備えた分析装置であって、
前記計算機システムは、
過去に実施した１回以上のエッチング処理中のプラズマ発光データにおける、複数のエッチング処理時間軸に沿った発光強度波形を取得する発光強度波形取得手段と、
前記発光強度波形取得手段で取得された複数の前記発光強度波形において変化の有無を判定する波形変化有無判定手段と、
前記波形変化有無判定手段で変化が有ると判定された前記発光強度波形間の相関行列を算出する波形相関行列算出手段と、
前記波形相関行列算出手段で算出された相関行列の各列、または各行を、前記発光強度波形に対応したベクトルとし、前記ベクトルの値に基づき前記発光強度波形間の類似性を評価して、前記発光強度波形をグループに分類する波形分類手段と、
前記波形分類手段で分類された前記グループより代表的な発光強度波形を選定し、選定した前記代表的な発光強度波形をエッチング性能またはウェハでのエッチング処理結果に影響のある発光強度波形として特定し、その発光強度波形が得られた波長をモニタすべき発光波長として決定して前記端末に表示させる代表波形選定手段とを備えたことを特徴とする分析装置。
【請求項１０】
エッチング装置または前記エッチング装置の分析装置を制御する計算機システムにより、
過去に実施した１回以上のエッチング処理中のプラズマ発光データにおける、複数のエッチング処理時間軸に沿った発光強度波形を取得し、
取得した複数の前記発光強度波形において変化の有無を判定し、
変化が有ると判定された前記発光強度波形間の相関行列を算出し、
前記相関行列の各列、または各行を、前記発光強度波形に対応したベクトルとし、前記ベクトルの値に基づき前記発光強度波形間の類似性を評価して、前記発光強度波形をグループに分類し、
前記波形分類手段で分類された前記グループより代表的な発光強度波形を選定し、選定した前記代表的な発光強度波形の波長における発光強度とエッチング処理結果との関係を対応付けて、以降のエッチング処理実施時において、エッチング処理中の発光強度データから、前記代表的な発光強度波形の波長における発光強度をモニタすることを特徴とするエッチング処理方法。
【請求項１１】
エッチング装置または前記エッチング装置の分析装置を制御する計算機システムにより、
過去に実施した複数のエッチング処理について、エッチング処理結果と、エッチング処理中のプラズマ発光データにおける同一波長でのエッチング処理時間軸に沿った発光強度波形を取得し、
ある１つのエッチング処理での前記発光強度波形と、残り全てのエッチング処理での前記発光強度波形との相関係数を求め、
前記発光強度波形の相関係数とエッチング処理結果との関係を対応付けて、エッチング処理実施時に前記発光強度波形の相関係数の値に基づきウェハでのエッチング処理をモニタすることを特徴とするエッチング処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のエッチング処理方法において、
前記計算機システムにより、前記相関係数の値に基づく前記ウェハでの前記エッチング処理のモニタでは、前記発光強度波形の前記相関係数とエッチング処理結果との関係を代数式によりモデル化し、前記エッチング処理により得られた前記発光強度波形の相関係数を用いてエッチング処理結果を推定することを特徴とするエッチング処理方法。
【請求項１３】
エッチング処理を行うために計算機システムを、
過去に実施した１回以上のエッチング処理中のプラズマ発光データにおける、複数のエッチング処理時間軸に沿った発光強度波形を取得する発光強度波形取得手段と、
前記発光強度波形取得手段で取得された複数の前記発光強度波形において変化の有無を判定する波形変化有無判定手段と、
前記波形変化有無判定手段で変化が有ると判定された前記発光強度波形間の相関行列を算出する波形相関行列算出手段と、
前記波形相関行列算出手段で算出された相関行列の各列、または各行を、前記発光強度波形に対応したベクトルとし、前記ベクトルの値に基づき前記発光強度波形間の類似性を評価して、前記発光強度波形をグループに分類する波形分類手段と、
前記波形分類手段で分類された前記グループより代表的な発光強度波形を選定し、選定した前記代表的な発光強度波形をエッチング性能またはウェハでのエッチング処理結果に影響のある発光強度波形として特定し、その発光強度波形が得られた波長をモニタすべき発光波長として決定して前記端末に表示させる代表波形選定手段として機能させることを特徴とするエッチング処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング装置、およびエッチング装置におけるプラズマの発光をモニタする分析装置において、エッチング処理中の発光強度の波形を分類して、エッチング処理結果に影響する波形を選定する方法に関し、特に、波形“形状”の類似性に基づき波長を分類して、代表的な波長を選定する方法、また変化の小さな波形を定量的に判定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ上に形成される半導体装置などの微細形状を得るために、プラズマを利用して物質を電離し、その物質の作用（ウェハ表面における反応）によりウェハ上の物質を取り去るエッチング処理が行われる。電離する物質は様々であり、ウェハ上の物質も製品機能に応じて多種多様である。
【０００３】
さらに、ウェハ上に形状を形成するために、有機系物質のレジストを塗布してホトリソグラフィーにより形状を形成してからエッチング処理を行う。また、所定の形状を得るために反応の速さを調節するための物質も導入される。エッチング処理を行っているチャンバ容器内では多種多様な物質が反応しあっている。
【０００４】
プラズマによる電離現象は発光現象を伴うため、プラズマを利用して処理を行うエッチング装置には、発光分光器（ＯＥＳ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を搭載し、プラズマの発生状態をモニタできるようにしている。
【０００５】
従来、このＯＥＳデータより反応に影響する物質や、発光の変化を取り出す方法としては、特開平６−２２４０９８号公報（特許文献１）、特開２００１−６０５８５号公報（特許文献２）、特開２００１−２４４２５４号公報（特許文献３）、特開２００３−１７４７１号公報（特許文献４）、特開２００５−３４０５４７号公報（特許文献５）、特開平９−３０６８９４号公報（特許文献６）、特表２００１−５２１２８０号公報（特許文献７）に記載のものがあった。
【０００６】
特許文献１では、チャンバ内のプラズマからの発光スペクトル（ＯＥＳ）を取得し、物質に応じたスペクトル線の情報に基づき実時間でチャンバ内の物質を特定して、その相対濃度レベルを判別する方法が示されている。
【０００７】
特許文献２では、発光波形の相関係数を用いて主成分分析し、参照する主成分と製造実行時に得られる主成分を比較することでプロセスやチャンバの状況に影響のある主成分を特定し、例えば終点を検出するといった制御を行う方法が示されている。
【０００８】
特許文献３では、特許文献２と同様に、発光波形の相関係数を用いて主成分分析し、参照する主成分と製造実行時の主成分を比較する方法が示されている。プラズマの発光スペクトルを直接にモニタするのではなく、プラズマ発光を光源としたウェハ表面の反射発光強度を対象とし、膜厚を制御する方法が示されている。
【０００９】
特許文献４では、ＯＥＳといった処理中のプロセス量のモニタ結果とプロセス処理結果との関係をモデル化し、最適なレシピを求めることでプラズマ処理を制御する方法が示されている。特にＯＥＳデータを主成分分析し変化の大きな波形となっている波長を取り出すことについての記載がある。
【００１０】
特許文献５では、特に終点検出のために、予め波形変化のパターンをデータベースに準備しておき、エッチング処理中に特定のパターンと一致したときに、そのパターンに応じて終点を検知する方法が示されている。パターンは上昇、下降、平坦の３種類に基づき、さらにその変化の度合い毎に詳細に設定するとしている。
【００１１】
特許文献６では、プラズマ処理装置に接続し、プラズマ発光を分光し強度の時間変化を波形別に検出・分析して最適な波長を自動的に決定する方法が示されている。
【００１２】
特許文献７では、Ｐ個の放射波長の各強度を処理時間を追ってモニタして放射波長間に存在する相関関係を生成し、以前のプラズマ処理と比較して状態を検出する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平６−２２４０９８号公報
【特許文献２】特開２００１−６０５８５号公報
【特許文献３】特開２００１−２４４２５４号公報
【特許文献４】特開２００３−１７４７１号公報
【特許文献５】特開２００５−３４０５４７号公報
【特許文献６】特開平９−３０６８９４号公報
【特許文献７】特表２００１−５２１２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、同一物質に起因する発光のピークより発光波長を限定することは可能だが、物質に応じたスペクトル線の設定情報以外の波長での発光を分類することはできない。また、波形に関して、その変化の共通性については評価する方法の記載は無く、反応に基づく波長の分類はできない。
【００１５】
また、特許文献２に記載の方法では、主成分分析による主成分を評価することにより共通に変化する全波長領域での発光強度変化（波形に相当）を評価できるが、波長間の波形の部分的な違いを評価して波長を分類することはできない。
【００１６】
また、特許文献３に記載の方法でも、特許文献２に記載の方法と同様に、波長を分類することはできない。
【００１７】
また、特許文献４に記載の方法では、主成分分析により変化の大きな波形となる波長を取り出すことが記載されているだけであり、複数の波形を分類するといったことについては示されていない。
【００１８】
また、特許文献５に記載の方法では、変化パターンの分類には予めパターンを登録しておかなければならないので、エッチング処理内容に応じて様々に変化する波形を分類することはできない。
【００１９】
また、特許文献６に記載の方法では、プラズマ発光の発光強度の時間変化を分析し、プラズマ処理の終点より前の時点における発光強度のレベルと終点より後の時点における発光強度のレベルとの差分を検出しているが、これでは２つの強度差に基づく波形変化のみしか評価できないため、様々に変化の仕方が異なる波形を分類するには不十分であった。
【００２０】
また、特許文献７に記載の方法では、放射波長間に存在する相関関係を生成し、その相関の主成分の主成分ベクトル間の角度に基づきエッチング処理の終点を検出しているが、主成分は複数の波長における共通の変化をとりまとめたものであり、そのベクトル間の角度を調べても、複数の波長での共通の変化があったことが見出せるだけであり、様々に変化する波形より代表的な波長を見出すことはできない。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、物質や化学反応の情報を設定すること無しに、多くの波長における波形から、代表的な少数の波長を選定することができ、大きな工数のかかるエッチングデータの解析を削減して、効率的にエッチングのモニタ・監視の設定を行うことができるエッチング装置、分析装置、エッチング処理方法、およびエッチング処理プログラムを提供することにある。
【００２２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００２４】
すなわち、代表的なものの概要は、計算機システムは、過去に実施した１回以上のエッチング処理中のプラズマ発光データにおける、複数のエッチング処理時間軸に沿った発光強度波形を取得する発光強度波形取得手段と、発光強度波形取得手段で取得された複数の発光強度波形において変化の有無を判定する波形変化有無判定手段と、波形変化有無判定手段で変化が有ると判定された発光強度波形間の相関行列を算出する波形相関行列算出手段と、波形相関行列算出手段で算出された相関行列の各列、または各行を、発光強度波形に対応したベクトルとし、ベクトルの値に基づき発光強度波形間の類似性を評価して、発光強度波形をグループに分類する波形分類手段と、波形分類手段で分類されたグループより代表的な発光強度波形を選定し、選定した代表的な発光強度波形をエッチング性能またはウェハでのエッチング処理結果に影響のある発光強度波形として特定し、その発光強度波形が得られた波長をモニタすべき発光波長として決定して端末に表示させる代表波形選定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００２６】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、物質や化学反応の情報を設定すること無しに、モニタ・監視すべき発光波長を自動的に選定できるため、大きな工数のかかるエッチングデータの解析を削減して、効率的にエッチングのモニタ・監視の設定ができ、異常・正常を判定できる。また、物質や化学反応の登録もれ、もしくはマニュアル判断による現象の判断間違いといったミスを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置で使用する発光分光器ＯＥＳによるスペクトルおよび波形の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置で使用する発光強度の相関関係に関する原因を説明するための説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置で使用する波形とその主成分分析結果の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置のエッチング処理制御のシステム構成を示す構成図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における波形の相関関係を説明するための説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるクラスター分析の概要を説明するための説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるクラスター分析の計算法の概要を説明するための説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における１５波長の波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における１５波長の相関行列の一例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における１５波長の波形の相関行列に基づくクラスター分析結果の一例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における１５波長の波形のグループ別の相関行列の一例を示す図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における選定した３波長の波形を示す図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における同一波長における８回のエッチング処理の波形の一例を示す図である。
【図１５】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における同一波長における８波形の相関行列の一例を示す図である。
【図１６】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における同一波長における８波形の相関行列に基づくクラスター分析結果の一例を示す図である。
【図１７】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における同一波長における波形の強度判定基準の一例を示す図である。
【図１８】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるエッチング処理毎の発光強度、波形の相関係数、ＣＤバイアスの変化の一例を示す図である。
【図１９】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の一例を示す図である。
【図２０】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の発光強度に対するヒストグラムの一例を示す図である。
【図２１】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の一例を示す図である。
【図２２】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の発光強度に対するヒストグラムの一例を示す図である。
【図２３】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形のばらつき範囲を説明するための説明図である。
【図２４】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の歪度、尖度、変化指数の一例を示す図である。
【図２５】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置のエッチング処理方法を示すフローチャートである。
【図２６】本発明の一実施の形態に係るエッチング装置のエッチング処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２９】
まず、本発明の概要について説明する。
【００３０】
本発明では、エッチング装置は分光器（ＯＥＳ）を搭載し、エッチング処理の毎にＯＥＳデータを取得する手段を備えている。発光分光器は記憶装置やデータベースと接続されており、記憶装置やデータベースへＯＥＳデータを格納する手段を備えている。ＯＥＳデータより複数の波形を取得して、波形を分類、代表波形を求めてエッチングをモニタする手段、さらには異常・正常を判定する手段、エッチング処理結果を解析・評価する手段、エッチング処理条件を調整する手段とを備え、それらのため、記憶装置やデータベースからＯＥＳデータを取得する手段を備えている。なお、これらの各手段はエッチング装置に接続された分析装置に備えられてもよく、分析装置によりエッチング処理を観察するような構成であってもよい。
【００３１】
また、エッチングの異常・正常を判定するためには、判定基準を設定する手段、および判定結果を記憶装置やデータベースに格納するか、ユーザーに表示・通知するための手段を備えている。
【００３２】
また、エッチング処理結果とＯＥＳデータの発光強度や波形の相関係数を対応付けるためには、エッチング処理結果を記憶装置やデータベースに格納する手段、およびエッチング処理結果を記憶装置やデータベースより取得する手段を備え、発光強度や波形の相関係数とエッチング処理結果との関係を求める手段、および発光強度や波形の相関係数からエッチング処理結果を推定・予測する手段を備えている。
【００３３】
エッチング処理条件を調整するためには、目標とするエッチング処理結果を設定する手段を備え、実際のエッチング処理結果と目標との誤差に基づきエッチング処理条件（エッチング時間、ガス流量、圧力、電圧、温度）の調整量を算出する手段を備え、求めた条件をエッチング装置に設定する手段を備えている。
【００３４】
本発明では、まず、ＯＥＳデータより波形を取得し、発光強度のばらつきに対する変化量の大きさを算出・評価する機能により、波形の変化の有無、もしくは変化の大きい波形を見出すようになっている。
【００３５】
また、１回以上のエッチング処理におけるＯＥＳデータより複数の波形を取得し、波形の相関行列を算出して波形毎の相関係数ベクトルを求め、各波形の相関係数ベクトルより波形を分類する機能、および分類毎の相関係数ベクトルより代表波形を決める機能を有することで、特に物質と発光波長の関係や化学反応関係の情報を利用すること無しに、自動的にモニタ・監視すべき発光波長を求めるようになっている。
【００３６】
また、エッチング処理結果と選定した波形の発光強度の関係を対応付ける機能により、エッチングの異常・正常の基準を求めて、異常・正常を判定し、またエッチング処理を解析・評価、さらにエッチング処理条件を調整してエッチング処理結果を制御している。
【００３７】
また、あるエッチング処理での波形を基準として、他のエッチング処理での波形との相関係数を求め、エッチング処理結果と対応付ける機能により、エッチングの異常・正常の基準を求めて異常・正常を判定し、またエッチング処理を解析・評価、さらにエッチング処理条件を調整してエッチング処理結果を制御している。相関係数とエッチング処理結果との関係を数式でモデル化する機能により、エッチング処理結果を推定・予測できるようになっている。
【００３８】
以下、本発明における上記各手段および上記各機能の具体的な実施の形態について説明する。
【００３９】
まず、図１〜図３により、本発明の一実施の形態に係るエッチング装置で使用する基本技術および基本処理について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置で使用する発光分光器ＯＥＳによるスペクトルおよび波形の一例を示す図、図２は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置で使用する発光強度の相関関係に関する原因を説明するための説明図、図３は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置で使用する波形とその主成分分析結果の一例を示す図である。
【００４０】
まず、発光分光器ＯＥＳによる発光データの一例を図１に示す。
【００４１】
図１に示すように、時間１０４をｘ軸、波長１０５をｙ軸にとった発光強度スペクトル分布はビットマップとして表現できる。ビットマップ１０１、１０２、１０３は複数のウェハに対する発光現象を描画したものである。
【００４２】
ある時点での発光強度の発光スペクトル分布１１１により、モニタ波長の中心付近で大域的に凸状となっており、また、多数の波長位置においてピークが存在することがわかる。また、特定の波長における処理時間に沿っての発光強度、すなわち波形１２１、１２２によりエッチングの処理が進むにつれ発光強度は変化し、またエッチング処理内容の変更時点１０７に発光現象が変化することがわかる。
【００４３】
このプラズマによる発光現象をモニタすることで、エッチング処理の性能を確認できる。例えば、エッチング装置の立ち上げ時においては、所定の反応が起こっているかを判断してエッチング処理を確認する。また、量産においては、ウェハの連続着工で発光をモニタすることにより異常を検知し、またエッチングの処理終了時点を判定する終点検出として発光データを活用する。
【００４４】
特に、発光データはエッチング処理を行っている最中に同時並行してエッチング状況をモニタすることができるため、発光状態を効率的に判定できること、さらに量産で利用するためにはウェハ着工の度に自動的に発光状態を判定できることが重要である。
【００４５】
このような判定を行うためには、スペクトルでピークが発生しているところの波長とその強度を解析する。これはチャンバ内の物質に応じて特定の波長で発光が観察されるためである。しかしながら、発光スペクトル分布１１１に示したように、数十のピークが観察されるため、エッチング処理に影響が大きな物質を特定していくことが困難となる。そこで、エッチング性能に影響のある物質を特定して、判定のためにモニタすべき波長を限定できなければならない。
【００４６】
エッチングは物質的な反応に基づく、化学的な反応である。この反応は、ある物質（分子構成）が他の物質（分子構成）に変わるものであり、それらの変化には自ずと高い相関がある。この反応に基づく発光強度の相関の原因については、図２に示す通りである。
【００４７】
図２において、１次系２０１では、物質［Ａ］が［Ｂ］、［Ｃ］に分解され、また、反応の過程は式２０２で定められる。
【００４８】
２次系２０３では、２つの物質［Ａ］が［Ｃ］となり、反応過程は式２０４となる。多数の物質が［Ｃ］となる高次系２０５でも反応過程は式２０６となる。
【００４９】
すなわち、物質の増減の関係は各反応で１つの物質において説明できることとなる。例えば、［物質１］が［物質２］と［物質３］と変わる反応２１１では、物質１（２３１）が減少すれば、それに応じて物質２（２３２）、物質３（２３３）が増加するというように波形間に相関関係がある。
【００５０】
そこで、例えば、モニタすべき物質は［物質１］だけとするといったように、発光の波長を限定できる。
【００５１】
さらに、発光のスペクトルには物質の重複に関する特徴がある。例えば、フッ化珪素ＳｉＦのスペクトル線は波長３３４．６［ｎｍ］、３３６．３［ｎｍ］、４３６．８［ｎｍ］、４４０．１［ｎｍ］、７７７．０［ｎｍ］において発生すように、１種類の物質は複数の波長において発光する。従って、これらの波長における波形間にもその物質の状態に基づき、相関関係がでる。
【００５２】
そこで、このような波形の相関に基づき、反応を代表する物質に対応する発光の波長をモニタすれば、効率的に波長を限定することができる。
【００５３】
また、主成分分析とは複数のデータ項目間におけるデータの相関行列より、それぞれのデータ項目が同時に変化する、もしくは独立に変化するといった組合せを、変化の大きさに基づき主成分として分解する分析方法である。データ項目間の変化の組合せは主成分（固有ベクトル）として求まる。変化の大きさ、もしくは全体の変化に対する主成分の占める割合は寄与率として求まる。
【００５４】
波形とその主成分分析結果（第３主成分まで）の一例は図３に示す通りである。波形のグラフより、波形(１)３１１、波形(２)３１２、波形(７)３１７の組、波形(３)３１３、波形(４)３１４の組、波形(５)３１５、波形(６)３１６の組で類似していることがわかる。
【００５５】
主成分の各波形における正負で分類することを検討すると、第１主成分では、波形(１)３１１、波形(２)３１２、波形(５)３１５、波形(６)３１６、波形(７)３１７の組と、波形(５)３１５、波形(６)３１６の組に分けることができる。
【００５６】
これは上昇と下降の波形の組合せに分類できていることになる。しかしながら、第２主成分によれば波形(１)３１１、波形(２)３１２の組と、波形(５)３１５、波形(６)３１６、波形(７)３１７の組に分かれる。
【００５７】
これは、図３の３２１に示す部分での変化により、寄与率１３％の変化の共通性で分類してしまったためである。
【００５８】
そこで、第１主成分の固有ベクトルの大きさで判断することを検討しても、波形(１)３１１と波形(２)３１２が非常に近い値であるため変化に共通性が高いとわかるが、波形(５)３１５、波形(６)３１６、波形(７)３１７との関係については、数値的に判断できない。
【００５９】
主成分分析では、大きな変化を分類することができるが、より細かな変化については定量的に分類することは困難であり、すなわち自動分類に活用できない。
【００６０】
そこで、本実施の形態では、まず、ＯＥＳデータの複数の波形において、各波形の変化の有無を判定し、変化がある複数の波形について相関行列に基づき類似する波形を分類して代表的な波形を求め、エッチング処理をモニタすることで、特に、エッチングの異常、もしくは正常を判定すること、エッチング処理結果を解析・評価すること、さらにエッチング処理結果の精度を向上するための条件調整を行うことができる。
【００６１】
なお、エッチング処理結果とは、エッチング処理したウェハを検査して定量化した結果であり、各種の寸法、性状、個数、またエッチング処理前後の差についての定量値である。また、各波形における変化の有無の判定するため、ばらつきに対する変化の大きさを評価する。これにより、ばらつきを含む波形の変化の有無を定量的に判定できる。
【００６２】
次に、図４および図５により、本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の構成および動作について説明する。図４は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の構成を示す構成図、図５は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置のエッチング処理制御のシステム構成を示す構成図である。
【００６３】
図４において、エッチング装置４０１は、チャンバ４０２、電極４０３、ウェハ４０５、電極４０６、排気系４０７、ガス供給系４０８、装置コントローラ・外部通信装置４０９、分光器（ＯＥＳ）４１０、計算機システムである計算機・記憶装置４１１、端末である画面・ユーザーインターフェース４１２から構成され、チャンバ４０２には窓４２１が設けられ、プラズマによる光４２２を分光器（ＯＥＳ）４１０に入射させている。
【００６４】
また、エッチング装置４０１は、ネットワーク４３２を介して、検査装置４３１、データベース（ＤＢ）４３３、計算機システムであるＯＥＳデータ解析システム４３４に接続されている。
【００６５】
エッチング装置４０１には、チャンバ４０２が設置され、このチャンバ４０２内にてエッチングが行われる。ウェハ４０５は電極４０３、４０６に挟まれるように配置され、この電極４０３、４０６間にプラズマ４０４を発生させることでウェハ４０５表面をエッチングする。
【００６６】
なお、プラズマ４０４の発生に関しては必ずしも電極によらなくてもよい。エッチングに必要なガス材料はガス供給系４０８より導入され、エッチング反応後のガスは排気系４０７より排気される。
【００６７】
プラズマ４０４は発光を伴い、この光を分光器（ＯＥＳ）４１０により光４２２の波長別に発光強度を検知する。窓４２１を通してチャンバ４０２内部の光を取る。分光器（ＯＥＳ）４１０および装置コントローラ・外部通信装置４０９は、エッチング装置４０１に設置された計算機・記憶装置４１１と接続されており、計算機・記憶装置４１１によりスペクトル、波形を計算処理して、エッチング処理をモニタする。
【００６８】
計算機・記憶装置４１１には複数のＯＥＳデータを格納できる。モニタ結果に応じてエッチングの異常・正常を判定し、さらにエッチング処理条件を調整する。計算機・記憶装置４１１は画面・ユーザーインターフェース４１２と接続されており、画面・ユーザーインターフェース４１２を介して、ユーザーは計算処理に必要な設定を行い、また計算処理結果を確認する。
【００６９】
なお、分光器（ＯＥＳ）４１０、計算機・記憶装置４１１、画面・ユーザーインターフェース４１２を独立した分析装置としてプラズマの発光を観察する構成であってもよい。
【００７０】
分光器（ＯＥＳ）４１０および装置コントローラ・外部通信装置４０９は、ネットワーク４３２を介してデータベース（ＤＢ）４３３に接続されており、ＯＥＳデータやエッチング処理条件、着工来歴に関するデータをデータベース４３３に格納できる。
【００７１】
また、エッチング前／後の線幅、ＣＤ（ＬＳＩチップ内の最小ゲート寸法）や膜厚といったエッチング処理結果を計測する検査装置４３１も同様にネットワーク４３２に接続されており、検査結果はデータベース４３３に格納される。データベース４３３に格納されたＯＥＳデータ、エッチング処理に関するデータおよび検査結果をＯＥＳデータ解析システム４３４により解析・評価する。
【００７２】
また、データベース４３３に格納された検査結果を、エッチング装置４０１の装置コントローラ・外部通信装置４０９によりエッチング装置４０１で取得することで、検査結果を反映して計算機・記憶装置４１１においてエッチング条件を調整できる。
【００７３】
また、エッチング処理制御のシステム構成は図５に示す通りであり、図５に示す各機能５１１〜５２８により、各種の異常・判定処理を実施している。
【００７４】
また、エッチング装置４０１に搭載されている計算機・記憶装置４１１と、ＯＥＳデータ解析システム４３４において各機能５１１〜５２８は共通としている。
【００７５】
また、機能５１１〜５２８による各処理については、計算機・記憶装置４１１だけの処理、ＯＥＳデータ解析システム４３４だけの処理としてもよい。
【００７６】
エッチング装置４０１においてＯＥＳデータの波形を分類し、エッチングの異常・正常を判定するためには、まず、発光強度波形取得手段であるロット・ウェハ・ステップ別ＯＥＳデータ検索・取得機能５１１により分類の対象となる波形を取得し、波形変化有無判定手段である波形変化有無判定機能５２１により変化の無い波形を取り除き、波形相関行列算出手段である波形相関行列算出機能５２２で相関行列を求めて波形分類手段である波形分類機能５２３により波形を分類する。
【００７７】
代表波形選定手段である代表波形選定機能５２４により波形を特定し、その波形が得られた波長をモニタすべき波長として、エッチング処理を行ってその波長での発光強度をモニタする。発光強度の大きさにより異常・正常判定機能５２７により異常・正常を判定する。
【００７８】
なお、ロットは複数のウェハをまとめて連続的にエッチング処理する単位である。ステップとは、同一チャンバにおいて１枚のウェハを複数の条件で連続的に処理する際の、ある１つの条件での処理の単位を意味する。
【００７９】
また、エッチング処理結果と対応付けてエッチングの異常・正常を判定するためには、まず、ロット・ウェハ・ステップ別ＯＥＳデータ検索・取得機能５１１により分類の対象となる波形を取得し、波形変化有無判定機能５２１により変化の無い波形を取り除き、波形相関行列算出機能５２２で相関行列を求めて波形分類機能５２３により波形を分類し、代表波形選定機能５２４により波形を選定する。
【００８０】
さらに、検査装置４３１で計測したエッチング処理結果はデータベース４３３に格納されており、ロット・ウェハ・ステップ別検査結果検索・取得機能５１２により、先に分類した波形のロット・ウェハ・ステップに対応するエッチング処理結果を取得する。
【００８１】
エッチング処理結果の良否と選定した波形の波長における発光強度を対応付けるか、もしくはエッチング処理結果と発光強度の関係を回帰分析機能５２５により解析・評価する。
【００８２】
異常・正常の判定基準を定め、エッチング処理時に選定した波長の発光強度により異常・正常判定機能５２７により異常・正常を判定する。目標のエッチング処理結果と実際のエッチング処理結果の誤差を評価し、モニタした波長の発光強度を参照してそのエッチング処理実施時のエッチング処理条件をエッチング条件調整機能５２８により調整することによりエッチング処理結果を制御できる。
【００８３】
１つの波長において、複数のエッチング処理における波形の相関係数によりエッチング処理をモニタするためには、ロット・ウェハ・ステップ別ＯＥＳデータ検索・取得機能５１１により対象となる波形を取得し、波形相関行列算出機能５２２によりある一回の波形を基準とし他の波形との相関係数を求めればよい。
【００８４】
また、ロット・ウェハ・ステップ別検査結果検索・取得機能５１２より対象となる波形に対応するエッチング処理結果を取得し、エッチング処理結果の良否と求めた相関係数を対応付けるか、もしくはエッチング処理結果と相関係数との関係を回帰分析機能５２５により求めて異常・正常の判定基準を定め、エッチング処理時に選定した波長の発光強度により異常・正常判定機能５２７により異常・正常を判定する。
【００８５】
目標のエッチング処理結果と実際のエッチング処理結果の誤差を評価し、モニタした波長の波形での相関係数を参照して、そのエッチング処理の実施時のエッチング処理条件をエッチング条件調整機能５２８により調整することにより、エッチング処理結果を制御できる。
【００８６】
さらには、回帰分析機能５２５により求めたエッチング処理結果と相関係数の関係に基づき、エッチング処理結果予測機能５２６により、エッチング処理時に得られた波形と基準にした波形との相関係数よりエッチング処理結果を推定できる。
【００８７】
次に、図６〜図１３により、本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における複数の波長における波形を分類して、代表的な波形より波長を求める方法について説明する。図６は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における波形の相関関係を説明するための説明図、図７は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるクラスター分析の概要を説明するための説明図、図８は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるクラスター分析の計算法の概要を説明するための説明図、図９は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における１５波長の波形の一例を示す図、図１０は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における１５波長の相関行列の一例を示す図、図１１は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における１５波長の波形の相関行列に基づくクラスター分析結果の一例を示す図、図１２は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における１５波長の波形のグループ別の相関行列の一例を示す図、図１３は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における選定した３波長の波形を示す図である。
【００８８】
複数のエッチング処理でのＯＥＳデータにおける、複数波長での波形について、各波形間の相関行列を用いて波形を分類し、代表波形を選定する方法を波形相関クラスター分析と呼ぶ。
【００８９】
この波形を分類するということは、波形の“形状”が類似しているものを同一のグループ、すなわちクラスターとしてまとめることである。波形は時間軸に沿った強度を表す“線”であるので、形状の類似は相関係数により評価できる。
【００９０】
図６に４つの波形のグラフを示す。図６には、ｘ軸に時間［秒］６０１、ｙ軸に発光の強度６０２として４つの波形を描いている。
【００９１】
強度の大きさに注目すると波形Ａ６１１、波形Ｂ６１２、波形Ｃ６１３が近いが、化学反応の共変的な特徴に基づけば、形状が類似している波形Ａ６１１と波形Ｄ６１４が共通のグループとなるべきである。
【００９２】
相関係数によれば波形Ａ６１１に対し、波形Ｂ６１２は“−１”、波形Ｃ６１３は“０”、波形Ｄ６１４は“１”となる。つまり相関係数が“１”に近ければ波形が類似していることとなる。逆に“１”から離れていればその波形とは類似していないこととなる。
【００９３】
波形Ａ６１１に対する他波形との相関関係はベクトル６２１と表記できる。波形Ｂ６１２、波形Ｃ６１３、波形Ｄ６１４についても同様にベクトル６２２、ベクトル６２３、ベクトル６２４と表記できる。波形Ａ６１１と波形Ｄ６１４のベクトル６２１、ベクトル６２４を比較すると一致している。
【００９４】
一方、波形Ｂ６１２、波形Ｃ６１３のベクトル６２２、ベクトル６２３はそれぞれ近い値となるものは無い。そこで、このベクトルを用いれば各種波形の類似を定量化でき、数値的に波形を分類できる。このベクトルを波形相関ベクトルと呼ぶ。
【００９５】
波形相関ベクトルは、各波形との相関係数を並べたものであるため、図６に示す行列６３１のような相関行列を算出すれば求められる。
【００９６】
この相関行列Ｒはサンプリング時点毎の発光強度データ（データ数ｎ、波形数ｍ）ｘijより、以下の式（１）〜（４）により算出される。
【００９７】
【数１】
2010219263.tif 000003
【００９８】
ここで、ｋ、ｌは波形に対応するインデクスであり、０〜（ｍ−１）の数となり、相関行列Ｒはｍ×ｍの行列となる。変数の上のバー“−”は平均を意味する。
【００９９】
図７に６つの波形を例とした波形相関クラスター分析の概要を示す。
【０１００】
波形グラフ６４１には、ｘ軸に時間［秒］６４２、ｙ軸に発光の強度６４３として６つの波形(１)〜(６)を描いている。各波形は例えば波長５１５［ｎｍ］、８０３［ｎｍ］といった発光波長での、エッチング処理時間に関する発光強度である。
【０１０１】
波形(１)、(２)、(３)は全時間範囲で重なっており、類似した波形である。波形(４)（太い実線）は波形(１)、(２)、(３)より少し発光強度が高い。
【０１０２】
一方波形(５)（太い点線）、波形(６)（点線）は発光強度が低い。これら波形間の相関行列６５１を算出し、この波形の相関行列６５１の各行、または各列をある波形に対する他波形の波形相関ベクトル（(１)６５２、(２)６５３、〜(６)６５４）とする。
【０１０３】
図７では列ごとにベクトル化している。波形(１)、(２)、(３)の波形相関ベクトルは各要素の値がとても近い。波形(４)の波形相関ベクトルは、波形(５)と(６)との相関係数値は小さいが波形(１)、(２)、(３)の相関係数値は大きく、すなわち波形(１)、(２)、(３)の波形相関ベクトルと近い。一方、波形(５)、(６)は波形(１)〜(４)の波形相関ベクトルとは値が離れる。そこでこれらの波形相関ベクトルをクラスター分析することにより波形を分類できる（例えば、図７のクラスター分析結果（樹形図）７０１により、グループ１（７０２）、グループ２（７０３）に分類できる）。
【０１０４】
クラスター分析は、まず座標空間上の点位置を対象として、最短の距離となる２つのクラスターを統合して新たなクラスターを形成する（クラスター化）。クラスター化後に、さらに最短の距離を探索し、最後に１つのクラスターになるまでクラスター化を繰り返すという方法である。クラスター化の途中の幾つかのクラスターに応じてデータを分類できる。波形相関ベクトルは多変量の座標空間における位置として表現できるため、クラスター分析により波形を分類できる。
【０１０５】
このクラスター分析の概要を図８に示す。
【０１０６】
図８に示す分類の例は２次元空間上の位置で示している。まず、距離評価１（７１０）では位置(１)〜(５)の全ての位置間の距離を求めて、最短の位置の組合せ(２)(３)を求める。統合１（７２０）において位置(２)(３)をクラスター７２１とし、２つの位置を代表する位置７２２を重心により決める。
【０１０７】
継いで、距離評価２（７３０）ではクラスター７３１とクラスター以外の位置(１)(４)(５)との距離を求めて、最短の位置(１)とクラスター７３１の組合せを求める。統合２（７４０）では位置(１)をクラスター化してクラスター７４１を求め、また、代表する位置を位置７４２から位置７４３とする。
【０１０８】
距離評価３（７５０）ではクラスター７５１と位置(４)(５)との距離を求め、最短の位置(４)(５)の組合せを求める。
【０１０９】
そして、統合３（７６０）では位置(４)(５)を新たにクラスター７６１とし、代表となる位置７６２を求める。このようにして最後には１つのクラスターが得られる。２つに分類する場合、クラスター７５１とクラスター７６１により分類が定まる。
【０１１０】
クラスターを形成することでデータを分類する方法として、ｋ−ｍｅａｎｓ法、および自己組織化マップを用いることも可能である。ｋ−ｍｅａｎｓ法とは、予め分割数を定めておき、各データ位置からの総和が最小となるような代表位置とその代表位置に近いデータの組合せを求めることで、クラスターを得る方法である。このアルゴリズムは次に示す通りである。
１．指定した分割数に、データ集合をランダムに分割し、初期クラスターとする。
２．各クラスターに含まれるデータの重心位置を計算する。
３．全データについて、２．で計算した各クラスターの重心位置に最も近いクラスターにデータを割り当てる。
４．前回の反復とクラスターに含まれるデータが変わらないならばクラスター化終了。そうでなければ２．に戻り、再度処理を繰り返す。
【０１１１】
自己組織化マップは、多次元のベクトルデータについて、データの差（距離）が近いものほど２次元でのマップ上で近くに配置する方法である。２次元のマップの各位置にベクトルの値を設定し、繰り返し計算でマップ各位置のベクトル値を各データの値により調整し、マップ上に各データの配置を求める。結果として２次元上でのデータの配置が得られるので、この配置に基づきデータを分類することになる。分類結果やクラスター同士の位置関係が確認しやすいという利点がある。
【０１１２】
波形相関ベクトルを参照して波形を分割した後に、代表波形を求める。
【０１１３】
波形相関ベクトルに基づき分類し、代表波形を求める方法を、図９に示す１５波長の波形を例にして説明する。
【０１１４】
図９に示す波形は時間［秒］に対する発光強度の変化である。分類の対象となる波形は、物質との関連が高いスペクトルでのピークとなる波長における波形を参照する。スペクトルでピークとなる波長は、例えば、図１の発光スペクトル分布１１１に示すように、多数存在するため波形分類の対象となる波形は多数となる。
【０１１５】
図９に示す１５波長の波形を、上記式（１）〜（４）に基づき算出した相関行列を図１０に示す。
【０１１６】
行列の行、列はそれぞれいずれも波形に対応し、(１)〜(15)まで番号をつけている。図９において、幾つかの波長は上昇傾向を示し、また、幾つかの波形は下降傾向を示しているように、同様の傾向を示す波形同士は正の相関係数となり、特に類似している波形同士の場合、相関係数は１に近くなる。
【０１１７】
一方、相対する傾向となる波形同士（１つの波形は上昇、もうひとつの波形は下降）の相関係数は負となる。
【０１１８】
相関行列の各行、または各列をベクトルとすれば波形毎の波形相関ベクトルが得られる。この波形相関ベクトルをクラスター分析した結果を、図１１の樹形図１００１に示す。
【０１１９】
３分類する場合には樹形図１００１の３つまでの分岐位置１００２、１００３、１００４において、その位置より図１１において左側にある波形をそれぞれのグループとして分類する。
【０１２０】
分類数を決めるためには、クラスター間の距離の大きさ、もしくはクラスターに含まれる波形相関ベクトルの平均や、クラスターに含まれる波形相関ベクトル中の相関係数の最小値、最大値といった値を参照すればよい。
【０１２１】
３分類した結果の、各グループに属する波形同士による相関行列を図１２に示す。
【０１２２】
類似した波形同士の相関行列であるため、相関係数は１に近い値となる。代表波形を求めるためには、グループ内の特に高い相関係数値で類似しているものを代表とする基準とすれば、各グループ内の波形において相関係数の平均が最大となるものを代表波形とすればよい。
【０１２３】
グループ１では波形(12)１１２１、グループ２では波形(６)１１２２、グループ３では波形(５)１１２３が代表となる。
【０１２４】
図１３に選定した３波長の波形１２０１を示す。グループ１の波形(12)１２１１と類似の上昇傾向、グループ２は波形(６)１２１２は上昇して下降、グループ３は波形(５)の下降傾向と分類された。これらの波形の波長をモニタすべき波長とできる。
【０１２５】
グループ内のいずれの波形とも平均的な波形を代表とするという基準とすれば、各グループ内波形の相関係数の平均に最も近い相関係数の組を持つ波形を代表とすればよい。代表的な波形の形状を求めるためには、ばらつきを低減するために同一グループの波形そのものの平均をとればよい。
【０１２６】
このようにしてモニタする波長を求めれば、以降の実際のエッチング処理時にＯＥＳデータより指定した波長における波形、すなわち発光強度をモニタできる。異常もしくは正常の判定基準を設定しておけば、エッチング処理の異常、正常判定をしてエッチング装置やエッチング処理を監視できる。
【０１２７】
検査によって得られた複数のエッチングの処理結果と選定した波長における波形、すなわち発光強度との関係を解析・評価でき、さらに、波形、発光強度とエッチング処理結果との関係を数式などによりモデル化しておけば、実際のエッチング処理時にエッチングの性能を評価し、またエッチング処理結果を推定できる。
【０１２８】
さらに、エッチング処理条件との関係もモデル化しておけば、エッチング処理時に指定した波長の波形、発光強度をモニタし、また必要に応じエッチング処理結果を検査することで、以降のエッチング処理でのエッチング条件を調整できる。
【０１２９】
次に、図１４〜図１７により、本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるある特定の波長におけるエッチング処理毎の波形の違いをモニタ、解析・評価するための方法について説明する。図１４は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における同一波長における８回のエッチング処理の波形の一例を示す図、図１５は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における同一波長における８波形の相関行列の一例を示す図、図１６は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における同一波長における８波形の相関行列に基づくクラスター分析結果の一例を示す図、図１７は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における同一波長における波形の強度判定基準の一例を示す図である。
【０１３０】
図１４に８回分のエッチング処理についての、同一波長における波形のエッチング処理毎の変化１３０１を示す。
【０１３１】
同一種類のＬＳＩ製品の膜をエッチングしたときの波形であり、レシピ（エッチング処理条件）も同じである。エッチング処理を実施した順番は(１)、(２)、(３)と、順に(８)までとなっており、始めのうちの［(１)(２)(３)(４)］１３１１に対して、それ以降の［(５)(６)(７)(８)］１３１２は、時間［秒］１３０２について発光強度の低下が遅くなり、波形が大きく異なった。そこで、この違いに基づき波形相関クラスター分析により波形を分類する。
【０１３２】
図１５に波形(１)〜(８)についての相関行列を示す。
【０１３３】
波形(１)〜(４)の間の相関係数の値が大きく、また波形(５)〜(８)の間の相関係数の値も大きい。相関行列の各行、または各列を波形相関ベクトルとして、クラスター分析をする。
【０１３４】
結果の樹形図１５０１を図１６に示す。
【０１３５】
クラスター間の距離に基づき、分岐位置１５０２と１５０３で(１)(２)(３)(４)のクラスターと(５)(６)(７)(８)のクラスターに分類できた。これにより、同一波長における一連のエッチング処理での波形を分類することで、(１)(２)(３)(４)までエッチング処理を行った後にエッチング処理に変化が発生したと、計算機処理にて自動的に判断できる。
【０１３６】
この変化に対応して、例えば、エッチングレートが上昇し、ゲート寸法が細くなってしまったとする。すなわち発光の低下が遅くなったためエッチングレートが上昇したことになる。よって発光強度が高い場合には異常が発生したと判断することができる。
【０１３７】
図１７の同一波長における波形のエッチング処理毎の変化１６０１に示すように、発光強度低下が遅れていることを判定する時点１６３１と強度を判定する基準１６３２を設定しておくことで、エッチング処理での波形取得時点にエッチング処理の異常判定を行うことができる。
【０１３８】
次に、図１８により、本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるある特定の波長におけるエッチング処理毎の波形の違いを、相関係数により定量化して、エッチング処理をモニタする方法について説明する。図１８は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるエッチング処理毎の発光強度、波形の相関係数、ＣＤバイアスの変化の一例を示す図である。
【０１３９】
ここでは、上記図１４に示す８波形を例にし、上記図１５および図１７も用いて説明する。
【０１４０】
まず、ある１つの波形を基準として、他の波形との相関係数を求める。上記式（１）〜（４）において、インデクスｋを固定して相関係数を算出することに相当し、例えば、波形(１)を基準とした場合、相関係数のエッチング(１)〜(８)までの変化は、図１５に示す相関行列の１列目（１、０．９９９、０．９９２、０．９３６、０．８８５、０．９１９、０．９３８、０．８４１）となる。
【０１４１】
図１８に８回のエッチング処理についての、発光強度、波形(１)を基準とした場合の相関係数、ＣＤバイアスの変化を示す。
【０１４２】
ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）とはゲート寸法であり、特にＬＳＩチップ内で幅が狭いゲートのことを指す。ＣＤバイアスとは、ゲートをエッチングする際のゲート上に形成されるレジストの幅とエッチング処理結果のゲート寸法との差である。
【０１４３】
エッチング処理毎の発光強度変化１７０１は、図１７における判定時点１６３１における発光強度をエッチング処理毎にプロットしたものである。
【０１４４】
図１７の(１)(２)(３)(４)に示す強度と(５)(６)(７)(８)に示す強度とは明らかな強度差がある。
【０１４５】
ところが、エッチング処理毎のＣＤバイアス変化１７２１によれば、エッチング処理(４)において既にＣＤバイアスが低下してしまっている。エッチング処理毎の相関係数変化１７１１によれば、ＣＤバイアス変化１７２１と同様に、エッチング処理(４)において相関係数値の低下が見られる。
【０１４６】
これは、ある１時点の発光強度の情報ではなく、エッチング処理中の発光強度の変化、すなわち波形がエッチング処理性能に効いているためである。そこで、相関係数によりエッチング処理をモニタすれば、精度よくエッチング処理を判定できる。
【０１４７】
なお、ここでの相関係数の算出にはエッチング処理時間全体での波形を用いたが、エッチング処理中までのある時点までの波形を用いても、ある全エッチング処理中のある時間範囲の波形を用いて相関係数を算出してもよい。
【０１４８】
相関係数を用いてモニタする際、相関係数の値とエッチング処理結果の対応付けを、数式に基づき定量化しておけば、エッチング処理を実施した段階でエッチング処理結果を推定し、推定値に基づきエッチング処理のモニタや異常、正常を判定できる。
【０１４９】
１つの波長における波長の相関係数を入力ｘとし、１つのエッチング処理結果を出力ｙとして１次の線形関係によりモデル化する場合、数式は以下の式（５）となる。
【０１５０】
【数２】
2010219263.tif 000004
【０１５１】
ここで、ａは係数、ｂは切片である。この係数、切片は実績値を用いた重回帰分析により決定できる。式（５）に示す数式に基づく推定値でエッチング処理をモニタするかの判断については、モデルによる出力ｙの実績値と推定値の相関係数が高ければ（１に近ければ）モニタ可能であるとすればよい。
【０１５２】
異常、正常の判定については上限、下限といった判定基準を設定すればよい。入力ｘと出力ｙの項数については、それぞれ多変量としてもよい。入力ｘのみ多変量とする場合には、式（５）の係数、切片決定と同様に重回帰分析により式の係数を決定すればよい。
【０１５３】
入力ｘ、出力ｙ共に多変量とする場合にはＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）法という回帰分析により係数を決定すればよい。
【０１５４】
次に、図１９〜図２４により、本発明の一実施の形態に係るエッチング装置における波形、すなわちエッチング処理時間に対する発光強度の変化に対する変化の有無を判定する方法について説明する。図１９は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の一例を示す図であり、強度変化有りと無しを示している。図２０は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の発光強度に対するヒストグラムの一例を示す図、図２１は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の一例を示す図、図２２は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の発光強度に対するヒストグラムの一例を示す図、図２３は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形のばらつき範囲を説明するための説明図、図２４は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置におけるばらつきを含む波形の歪度、尖度、変化指数の一例を示す図である。
【０１５５】
まず、波形の変化の有無を判定するために、変化を定量化する。波形データは、ばらつきを含むため、変化率や曲率で評価するにはばらつきの影響を取り除かなければならず、また、変化の仕方（変化の発生する時点や変化の大きさ）は波形により多様であるため、変化検出の基準時点・強度を定めるには、予め波形を分析しておかなければならない。
【０１５６】
変化率・曲率による変化有無の判定は、実用において多くの制約や限定が入ることとなる。そこで、ばらつきを含んだ波形の発光強度データを集計して、その統計量により定量化する方法をとっている。
【０１５７】
図１９に変化の有る波形１（１８０３）と、ばらつきを含むが変化の無い波形２（１８１３）を示す。
【０１５８】
ばらつきは白色雑音的、すなわちばらつき発生の頻度は正規分布に従うものとする。よって波形２（１８１３）の強度の発生頻度は、ある一定の強度を中心とした正規分布となる。波形１（１８０３）は、ばらつきを含みながら、強度が上昇し、ある強度に収束する。
【０１５９】
これら波形の強度の発生頻度を比較したヒストグラムを図２０に示す。
【０１６０】
図２０において、ｘ軸は強度、ｙ軸はｘ軸の強度におけるデータの発生頻度である。波形２の分布１９１２は、波形２の平均１９２２の強度を中心とした正規分布となる。
【０１６１】
一方、波形１の分布１９１１は非対称な分布となり、波形１の平均１９２１と分布の最頻値であるピークがずれる。このピークが正規分布よりも鋭くなることも特徴である。
【０１６２】
このような頻度分布の違いを定量化するためには、歪度、尖度という統計量を用いればよい。
【０１６３】
歪度γ１は、以下の式（６）、尖度γ２は、以下の式（７）で定義される。なお、式は標本における偏り（制約条件）を取り除いた母集団に基づくものである。
【０１６４】
【数３】
2010219263.tif 000005
【０１６５】
ここでｘは対象とするデータであり、すなわち発光強度のサンプルである。σは標準偏差であり、上記式（８）で定義されている。ｎはデータ数である。
【０１６６】
ここでは、母集団に基づく式を示したが、標本に基づく式により歪度、尖度を算出しても、目的である分布の偏りを定量化できる。歪度、尖度とも０（ゼロ）ならば正規分布となる。つまり０に近ければ、波形はばらつきだけを含んで、強度一定である。
【０１６７】
逆に、０から離れた値、例えば、１などの値をとなるならば波形はばらつきをもちながらも変化があることとなる。なお、歪度は正の値ならば右側に分布の裾野が長く、尖度は正ならば正規分布よりも尖った分布となる。
【０１６８】
しかしながら、波形が３次関数、５次関数といった変化をもつ場合にはヒストグラムが正規分布となるような場合がある。
【０１６９】
図２１に、そのような波形の例［波形３（２００３）］、図２２に、そのヒストグラムを示す。このような場合には歪度、尖度で波形の変化有無を判定できない。
【０１７０】
波形３（２００３）のような波形と、図１９に示す波形２（１８０３）の違いを判定するためには、波形の強度変化の範囲（最大と最小の範囲）に着目すればよい。ばらつき自体が大きな強度の範囲となる場合も考えられるので、範囲の絶対値にだけ着目しても変化有無を判定できない。そこで範囲とばらつきの比率により変化を定量化する。
【０１７１】
図２３を用いて、範囲とばらつきの比率による変化の定量化を説明する。
【０１７２】
波形３（２２０３）をサンプリングされた波形（データはｚ（ｔ）；ｔは時点）とすると、この波形は平滑化波形ｆ（ｔ）２２０７にばらつきを加えたものである。ばらつきの範囲は、波形の上側の包絡であるばらつき最大２２０４と波形の下側の包絡であるばらつき最小２２０５の差である。
【０１７３】
そこで、このばらつきの範囲を６σ（σは標準偏差）とおく。６σは、データ１０００件中３点程度（確率１％以下）が、この範囲を逸脱するだけの、ほぼ全てのデータが満たす範囲であり、またデータが数十点以上ある場合にはσは安定して算出されるので、範囲の定義として妥当である。この仮定は以下の式（９）で表現される。
【０１７４】
【数４】
2010219263.tif 000006
【０１７５】
ここで、ｍａｘは最大値、ｍｉｎは最小値を意味する。
【０１７６】
ばらつきσを求めるために、２つの連続する発光強度に着目する。なお、平滑化波形ｆ（ｔ）２２０７の連続する時間間隔での変化Δｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ＋Δｔ）−ｆ（ｔ）は、ばらつきσよりも小さいと、現実的な波形の特徴を鑑み、仮定する。
【０１７７】
２つの連続する強度ｚ（ｔ）、ｚ（ｔ＋Δｔ）の差の分散とばらつきσの関係は、以下の式（１０）のように求まる。
【０１７８】
【数５】
2010219263.tif 000007
【０１７９】
ここでＥは変数の期待値を意味する。
【０１８０】
式（９）に、式（１０）のσを代入し、変形することにより、以下の式（１１）を得る。
【０１８１】
【数６】
2010219263.tif 000008
【０１８２】
そこで、以下の式（１２）により変化の有無を定量化する指数を定義する。
【０１８３】
【数７】
2010219263.tif 000009
【０１８４】
この指数を変化指数と呼ぶ。もしも波形に変化が無い場合、すなわち平滑化波形ｆ（ｔ）が、およそ一定である場合、変化指数は６程度となる。もし変化がある場合には変化指数は６よりも大きな値となる。変化指数の算出にはサンプリングされた発光強度だけを用いる。
【０１８５】
以上により歪度、尖度、変化指数で波形変化の有無が判定できる。いずれについても上限、下限を設定し、全てが上限、下限の範囲に収まるならば波形は変化無しとすればよい。例えば、歪度、尖度の上限を１、下限を−１とし、変化指数の上限を８、下限を４とおく。
【０１８６】
図２４に示した波形の例によれば、波形(１)２３０１では変化指数が上限を超えるため波形変化あり、波形(２)２３１１では歪度が下限を超え、尖度、変化指数とも上限を超えるため波形変化ありと判定できる。
【０１８７】
一方、波形(３)２３２１、波形(４)２３３１では歪度、尖度、変化指数のいずれも上限、下限の範囲に収まるため波形変化無しと判定できる。
【０１８８】
なお、歪度、尖度、変化指数を求めるための波形の範囲については、全エッチング処理時間の範囲であっても、ある特定の時点の範囲であってもかまわない。
【０１８９】
次に、図２５および図２６により、これまでに示した波形相関クラスター分析、および波形変化の有無判定を活用した、モニタすべき波長を自動的に決定するエッチング装置、またエッチング処理結果と対応付けてエッチング処理をモニタするエッチング処理方法について説明する。図２５および図２６は本発明の一実施の形態に係るエッチング装置のエッチング処理方法を示すフローチャートであり、図２５はモニタすべき波長を自動的に決定するエッチング装置におけるエッチング処理方法、図２６はモニタすべき波長を自動的に決定し、エッチング処理結果と対応付けてエッチング処理をモニタするエッチング処理方法を示しており、エッチング装置におけるエッチング処理の異常・正常判定の例としている。
【０１９０】
まず、既に実施された１回以上のエッチング処理におけるＯＥＳデータが装置の計算機・記憶装置に格納されているものとする。
【０１９１】
モニタすべき波長を自動的に決定するエッチング装置におけるエッチング処理方法としては図２５に示すように、１回以上のエッチング処理における、１つ以上の波長での波形を取得する（ステップ２４０１）。すなわち、エッチング装置の計算機が記憶装置よりデータを取り出す処理である。
【０１９２】
そして、取得した波形の変化有無を判定する（ステップ２４０２）。判定には、例えば、先に記載した歪度、尖度、変化指数を利用すればよい。波形に変化が無いと判定されたならば、その波形の波長はエッチングに影響しない物質に起因するとして、モニタの対象から除外する。ただし、エッチング処理において常に波形に変化が発生しないことをモニタすることを目的とするならば、その波長はモニタの対象となる。
【０１９３】
そして、変化の有る波形を対象として、波形間の相関行列を算出し（ステップ２４０３）、得られた相関行列の各列、または各行をベクトルとし、各波形に対応した波形相関ベクトルを取得する（ステップ２４０４）。
【０１９４】
そして、各波形の波形相関ベクトルに基づき波形分類する（ステップ２４０５）。分類には、例えば先に記載したクラスター分析を利用してもよいし、またｋ−ｍｅａｎｓ法、自己組織化マップを利用してもよい。
【０１９５】
そして、代表波形を選定し、その波形の波長を特定する（ステップ２４０６）。代表波形の選定には、例えば先に記載したように、同一グループに分類された各波形同士の、相関係数の平均値の最大値や、相関係数の最小値、最大値などを用いればよい。これによりモニタすべき波長が定まる。同一波長の複数のエッチング処理における波形を分類した場合には、波形に変化があった処理について分類されることとなる。
【０１９６】
エッチング処理の異常・正常判定のためには、判定の基準を定めなければならない。これには複数の同一波長における波形の平均やばらつきを利用して、例えば、平均±３σの範囲を正常とするなどと基準を自動決定すればよい。もしくはマニュアルで適宜決定する。同一波長の複数のエッチング処理に分類しているならば、グループ間の発光強度の差に基づき基準を決定する。発光強度に関する基準ではなく、基準とする波形に基づく相関係数の値を基準としてもよい。
【０１９７】
そして、ステップ２４０６で特定した波長と異常・正常判定基準をエッチング装置に設定する（ステップ２４０７）。波形の相関係数を利用する場合には基準とする波形も設定する。
【０１９８】
以降、ウェハのエッチング処理の繰り返しステップ２４０８〜ステップ２４１２において、異常・正常判定を自動的に行う。
【０１９９】
エッチング処理を行い、ＯＥＳモニタによるＯＥＳデータを取得し、ステップ２４０７で設定した波長における波形を取得する（ステップ２４０９）。
【０２００】
そして、ステップ２４０７で設定した異常・正常判定基準に基づき判定する（ステップ２４１０）。
【０２０１】
ステップ２４１０で異常と判定された場合には、異常対策が実施される（ステップ２４１１）。例えば、エッチング装置としては自動的に処理をストップする、インターロックを掛けるといった処理であり、または異常を作業者などに通知し、部品交換する、条件を調整するといった作業である。
【０２０２】
ステップ２４１０で正常と判定された場合は、ステップ２４０８〜ステップ２４１２の処理を繰り返す。
【０２０３】
エッチング処理結果と対応付けて、エッチング処理結果を解析・評価するためには、ステップ２４０７において特に異常・正常判定基準を設定する必要は無い。ステップ２４０９で取得した波形を記憶装置に格納しておき、また検査装置においてエッチング処理結果を測定した結果をエッチング装置に取得し、発光強度とエッチング処理結果の関係を回帰分析すればよい。基準とする波形を設定しておき、その波形と得られた波形との相関係数とエッチング処理結果の関係を回帰分析してもよい。
【０２０４】
またエッチング処理結果の精度を向上するためには、ステップ２４０９で波形とそのエッチング処理でのエッチング処理条件を記憶装置に格納しておき、検査結果であるエッチング処理結果をエッチング装置に取得するとともに、エッチング処理結果の目標値を取得し、検査したエッチング処理結果と目標値との差により、波形の発光強度を参照してエッチング処理条件を調整する。調整した処理条件を次回のエッチング処理時の処理条件とすればよい。
【０２０５】
なお、ＶＭ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）活用ＡＰＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）のように、エッチング処理結果と発光強度の関係が式で定まるならば、発光強度より直接に処理結果を推定し、エッチング処理結果の目標値との差により、エッチング処理条件を調整できる。波形の利用方法については、発光強度だけでなく基準とする波形との相関係数であってもよい。なお処理中に装置から得られるデータにより検査結果を推定することをＶＭ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）と呼ぶ。
【０２０６】
また、プラズマ発光のための分析装置がエッチング装置に搭載される構成となっていても、外部コントローラを介して情報をやり取りすることで同様の処理を実現できる。
【０２０７】
次に、モニタすべき波長を自動的に決定し、エッチング処理結果と対応付けてエッチング処理をモニタするエッチング処理方法としては図２６に示すように、まず、既に実施された１回以上のエッチング処理におけるＯＥＳデータがデータベース４３３に格納されているとする。ＯＥＳデータ解析システム４３４では、１回以上のエッチング処理における、１つ以上の波長での波形を取得する（ステップ２５０１）。
【０２０８】
そして、取得した波形の変化有無を判定する（ステップ２５０２）。判定には、例えば先に記載した歪度、尖度、変化指数を利用すればよい。
【０２０９】
そして、変化の有る波形を対象として、波形間の相関行列を算出し（ステップ２５０３）、得られた相関行列の各列、または各行をベクトルとし、各波形に対応した波形相関ベクトルを取得する（ステップ２５０４）。
【０２１０】
そして、各波形の波形相関ベクトルに基づき波形分類する（ステップ２５０５）。分類には、例えば先に記載したクラスター分析を利用してもよいし、またｋ−ｍｅａｎｓ法、自己組織化マップを利用してもよい。
【０２１１】
そして、代表波形を選定し、その波形の波長を特定する（ステップ２５０６）。代表波形の選定には、例えば、先に記載したように、同一グループに分類された波形同士の、相関係数の平均値の最大値や、相関係数の最小値、最大値などを用いればよい。これによりモニタすべき波長が定まる。同一波長の複数のエッチング処理における波形を分類した場合には、波形に変化があった処理について分類されることとなる。
【０２１２】
そして、ステップ２５０６で特定した波長における発光強度とエッチング処理結果を対応付ける（ステップ２５０７）。
【０２１３】
なお、検査結果で測定されるエッチング処理結果はデータベース４３３に格納されているとする。発光強度とエッチング処理結果との関係を、回帰分析といった統計解析を利用して対応付けを行えばよい。エッチング処理結果の良否との関係ならば、例えば判別分析や平均・分散の検定、ニューラルネットワークやＳＶＭ（Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｃｈｉｎｅ）も利用できる。基準とする波形を定め、その波形との相関係数とエッチング処理結果の関係を対応付けしてもよい。エッチング処理結果の良否に基づき、発光強度もしくは相関係数の基準を決定できる。
【０２１４】
そして、ステップ２５０６で特定した波長と異常・正常判定基準を設定する（ステップ２５０８）。波形の相関係数を利用する場合には基準とする波形も設定する。設定については、エッチング装置で直接に異常・正常を判定したい場合にはエッチング装置に設定し、エッチング装置４０１ではなくネットワークを介したシステム環境においてＯＥＳデータ解析システム４３４を利用して異常・正常を判定したい場合には、ＯＥＳデータ解析システム４３４に設定する。判定の基準については波形そのものに関して設定してもよく、またはＶＭ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）を活用するとしてエッチング処理結果に関して設定してもよい。
【０２１５】
以降、ウェハのエッチング処理の繰り返し、ステップ２５０９〜ステップ２５１３において、異常・正常判定を自動的に行う。
【０２１６】
エッチング処理を行い、ＯＥＳモニタによるＯＥＳデータを取得し、ステップ２５０８で設定した波長における波形を取得する（ステップ２５１０）。ＯＥＳデータ解析システムで異常・正常判定を行う場合にはデータベースに波形を格納し、システムで取得可能としていなければならない。
【０２１７】
そしてステップ２５０８で設定した異常・正常判定基準に基づき判定する（ステップ２５１１）。ＶＭ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）活用の場合には得られた波形よりエッチング処理結果を推定してから判定する。
【０２１８】
ステップ２５１１で異常と判定された場合には、異常対策が実施される（ステップ２５１２）。
【０２１９】
ステップ２５１１で正常と判定された場合は、ステップ２４０９〜ステップ２５１３の処理を繰り返す。
【０２２０】
なお、エッチング処理結果と対応付けること無しに、波形だけで異常・正常判定基準を決める場合にはステップ２５０７は不要となる。または、ステップ２５０７は、エッチング処理結果と対応付けてエッチング処理結果を解析・評価することでもある。自動的に処理せず、マニュアルで分析してもよい。
【０２２１】
また、エッチング処理結果の精度を向上するためには、ステップ２５１０で波形とそのエッチング処理でのエッチング処理条件をデータベース４３３に格納しておき、検査結果であるエッチング処理結果もデータベース４３３に格納する。
【０２２２】
ＯＥＳデータ解析システム４３４では、エッチング処理結果の目標値を取得し、検査したエッチング処理結果と目標値との差により、波形の発光強度を参照してエッチング処理条件を調整する。調整した処理条件を次回のエッチング処理時の処理条件とすればよい。
【０２２３】
なお、ＶＭ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）活用ＡＰＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）のように、エッチング処理結果と発光強度の関係が式で定まるならば、発光強度より直接に処理結果を推定し、エッチング処理結果の目標値との差により、エッチング処理条件を調整できる。波形の利用方法については、発光強度だけでなく基準とする波形との相関係数であってもよい。
【０２２４】
以上のように、本実施の形態では、ＯＥＳデータの波形について変化の大きさを定量化し、変化の有無を判定できるため、例えば、エッチング反応に寄与しないためにチャンバ内部で物質の量が変化しない波長を特定できる。もしくはエッチング反応に大きく影響して物質の量が大きく変化する発光の波長を特定できる。これにより終点検出用の波長を選定できる。
【０２２５】
また、複数の波長における波形から、代表的な波長を選定することができるため、例えば、ＬＳＩのゲート寸法、段差寸法、配線幅、アスペクト比（テーパー形状）といった寸法や、ＬＥＲ（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）やＬＷＲ（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）といった性状、また異物数、チップ不良数、さらにはエッチングレート、エッチング量といったエッチング処理結果に影響する波長を限定して関係を評価・分析できる。また発光の波長を限定できることにより、エッチングのサンプルデータ数を少なくすることができるため、エッチングの条件出し工数を削減できる。
【０２２６】
また、エッチング装置の立ち上げ時においては、過去の同一種類の装置でのＯＥＳデータの波形を事前に分類しておくことにより、所定の反応が起こっているかを判断でき、立ち上げを効率化できる。また、モニタすべき発光波長を選定できるため、効率的に異常・正常の判定を準備できる。
【０２２７】
量産においては、ＯＥＳデータはウェハ着工の度に取得できるため、波形の形状に基づき、すなわち反応の仕方の違いに基づき、着工の度に異常検知できる。
【０２２８】
メンテナンスの際にも、代表的な波長によりセッティングの良否を判定でき、さらに波形に基づき判定できるため、効率的かつ高精度に性能を確認できる。
【０２２９】
波形の分類では、各波形の相関行列より、波形同士の類似関係を表現する相関行列の行、または列ベクトルより類似性判定に基づく分類処理を行うことにより、波形同士の“形状”の類似性による分類が可能となる。全体的な類似・部分的な類似をまとめて評価でき、またエッチング処理時間範囲を限定することもない。波形“形状”の評価であるため、物質に関する情報、化学反応に関する情報も本分類処理については不要とすることができる。
【０２３０】
また、複数のエッチング処理において波形の相関係数を利用してエッチング処理をモニタすることで、異常、もしくは正常を判定することができる。
【０２３１】
また、複数のエッチング処理において、同一の波長での複数の波形を類似性に基づき分類することで、複数回のエッチング処理において違いが発生したエッチング処理を判断できる。
【０２３２】
特定の波長でのあるエッチング処理の波形を基準として、エッチング処理を繰り返し実施したときにその波長での波形と基準の波形との相関係数を評価することで、波形の変化を定量化できる。この相関係数により、異常、もしくは正常を判定、エッチング処理結果を解析・評価、エッチング処理の条件を調整でき、さらにエッチング処理結果との関係をモデル化することで、相関係数よりエッチング処理結果を推定できる。
【０２３３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０２３４】
本発明は、エッチング装置、およびエッチング装置におけるプラズマの発光をモニタする分析装置に関し、プロセスがエッチングでなくても、またプロセスの対象がウェハや半導体装置でなくても、プロセス処理中の複数の信号を取得する手段を備えており、信号を処理する計算機を備えて、プロセスをモニタする装置やシステムに広く適用可能である。
【符号の説明】
【０２３５】
１０１、１０２、１０３…発光スペクトルのビットマップ、１０４…時間、１０５…波長、１０６…発光強度のゲージ、１０７…エッチング処理内容の変更時点、１１１…発光スペクトル分布、１２１、１２２…波形、２０１…１次系反応、２０２…１次系反応式、２０３…２次系反応、２０４…２次系反応式、２０５…高次系反応、２０６…高次系反応式、２１１…化学反応式、２２１…時間、２２２…発光強度、２３１、２３２、２３３…波形、３０１…時間、３０２…強度、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７…波形、４０１…エッチング装置、４０２…チャンバ、４０３…電極、４０４…プラズマ、４０５…ウェハ、４０６…電極、４０７…排気系、４０８…ガス供給系、４０９…装置コントローラ・外部通信装置、４１０…分光器（ＯＥＳ）、４１１…計算機・記憶装置、４１２…画面・ユーザーインターフェース、４２１…窓、４２２…光、４３１…検査装置、４３２…ネットワーク、４３３…データベース（ＤＢ）、４３４…ＯＥＳデータ解析システム、５１１…ロット・ウェハ・ステップ別ＯＥＳデータ検索・取得機能、５１２…ロット・ウェハ・ステップ別検査結果検索・取得機能、５２１…波形変化有無判定機能、５２２…波形相関行列算出機能、５２３…波形分類機能、５２４…代表波形選定機能、５２５…回帰分析機能、５２６…エッチング処理結果予測機能、５２７…異常・正常判定機能、５２８…エッチング条件調整機能、６０１…時間、６０２…強度、６１１、６１２、６１３、６１４…波形、６２１、６２２、６２３、６２４…波形相関ベクトル、６３１…相関行列、６４１…波形グラフ、６４２…時間、６４３…強度、６５１…波形の相関行列、６５２、６５３、６５４…波形相関ベクトル、７０１…クラスター分析結果（樹形図）、７０２…グループ１、７０３…グループ２、７１０…距離評価１、７２０…統合１、７２１…クラスター、７２２…重心、７３０…距離評価２、７３１…クラスター、７３２…重心、７４０…統合２、７４１…クラスター、７４２…前回のクラスターの重心、７４３…重心、７５０…距離評価３、７５１…クラスター、７５２…重心、７６０…統合３、７６１…クラスター、７６２…重心、８０１…波形グラフ、９０１…波形相関行列、１００１…樹形図、１００２、１００３、１００４…分岐位置、１１０１、１１０２、１１０３…波形の相関行列、１１１１、１１１２、１１１３…相関係数の平均、１１２１、１１２２、１１２３…代表の波形、１２０１…選定した３波長の波形グラフ、１２０２…時間、１２０３…強度、１２１１、１２１２、１２１３…波形、１３０１…同一波長における波長のエッチング処理毎の変化グラフ、１３０２…時間、１３０３…強度、１３１１、１３１２…波形、１４０１…波形相関行列、１５０１…樹形図、１５０２、１５０３…分岐位置、１６０１…同一波長における波長のエッチング処理毎の変化グラフ、１６０２…時間、１６０３…強度、１６１１、１６１２…波形、１６３１…判定時点、１６３２…強度判定基準、１７０１…エッチング処理毎の発光強度変化、１７１１…エッチング処理毎の相関係数変化、１７２１…エッチング処理毎のＣＤバイアス変化、１７０２、１７１２、１７１３…エッチング処理（着工順）、１７０３…強度、１７１３…相関係数、１７２３…ＣＤバイアス、１８０１、１８１１…時間、１８０２、１８１２…強度、１８０３、１８１３…波形、１９０１…強度、１９０２…データ発生頻度、１９１１…波形１の分布、１９１２…波形２の分布、１９２１…波形１強度平均、１９２２…波形２強度平均、２００１…時間、２００２…強度、２００３…波形、２００４…範囲、２１０１…強度、２１０２…データ発生頻度、２１０３…波形３の分布、２１０４…波形３平均、２３０１、２３１１、２３２１、２３３１…波形グラフと歪度、尖度、変化指数、２３０２、２３１２、２３２２、２３３２…時間、２３０３、２３１３、２３２３、２３３３…強度。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図１】
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